DE19631520C2 - Process and plant for the sol-technical extraction of evaporites and preparation of salt solutions - Google Patents
Process and plant for the sol-technical extraction of evaporites and preparation of salt solutionsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung der gewonnenen Salzlösung, insbesondere zur Auflösung von Salzen, Eindampfung und Abkühlung der gewonnenen Salzlösung und Kristallisation von Salzen unter subtropischen klimatischen Bedingungen. DOLLAR A Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen unter Ausnutzung der Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur bei verschiedenen Salzen zu entwickeln, welche unter subtropischen und tropischen klimatischen Bedingungen unter Vermeidung der sich aus der hohen Luftfeuchtigkeit und den erheblichen Niederschlagsmengen ergebenden Nachteilen, eingesetzt werden können. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen 2 bis 8, sowie 10 bis 12 enthalten.The invention relates to a method and a plant for the sol-technical extraction of evaporites and preparation of the saline solution obtained, in particular for the dissolution of salts, evaporation and cooling of the saline solution obtained and crystallization of salts under subtropical climatic conditions. DOLLAR A The object of the present invention is to develop a method and a plant for the sol-technical extraction of evaporites and preparation of salt solutions using the dependence of the solubility on the temperature for various salts, which under subtropical and tropical climatic conditions while avoiding the from the high air humidity and the considerable rainfall resulting disadvantages can be used. DOLLAR A According to the invention the object is solved by claims 1 and 9. Advantageous embodiments of the invention are contained in the associated subclaims 2 to 8 and 10 to 12.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung der gewonnenen Salzlösung, insbesondere zur Auflösung von Salzen, Eindampfung und Abkühlung der gewonnenen Salzlösung und Kristallisation von Salzen unter subtropischen und tropischen klimatischen Bedingungen. Die Erfindung kann auch zur Aufarbeitung natürlich vorkommender Salzlösungen angewendet werden.The invention relates to a method and a plant for the extraction of solar technology Evaporites and preparation of the saline solution obtained, in particular to dissolve Salting, evaporation and cooling of the saline solution obtained and crystallization of Salting in subtropical and tropical climatic conditions. The invention can can also be used to process naturally occurring salt solutions.
Zur Ausdampfung von Wasser aus Salzlösungen ist eine Energiemenge aufzuwenden, die der Verdampfungswärme von Wasser aus der jeweiligen Salzlösung entspricht. Zur Realisierung sind dazu aus dem Stand der Technik zwei Technologien bekannt. Zum einen wird die Salzlösung bis zum Sieden erhitzt, wobei durch Anwendung eines Vakuums die Siedetemperatur gesenkt werden kann. Diese Art der Wasserverdampfung wird in speziell konstruierten Eindampfanlagen durchgeführt. Durch Ausnutzung von Abwärme und Sekundärenergieverwertung wird der Primärenergieeinsatz auf ein vertretbares Niveau gesenkt.To evaporate water from saline solutions, an amount of energy must be used corresponds to the heat of vaporization of water from the respective salt solution. For For this purpose, two technologies are known from the prior art. On the one hand, the salt solution is heated to boiling, using a Vacuum the boiling temperature can be reduced. This type of water evaporation is carried out in specially designed evaporation plants. By using Waste heat and secondary energy utilization will reduce the primary energy use acceptable level lowered.
Die Anwendung von Eindampfanlagen ist geeignet, neben der Aufkonzentrierung der Salzlösung auch das Wasser als Kondensat zu gewinnen und zu verwerten.The use of evaporation plants is suitable, in addition to the concentration of the Saline solution also to collect and use the water as condensate.
Nur zur Aufkonzentrierung von Salzlösungen wird die solare Eindampfung angewendet. Dabei wird in großen Eindampfbecken mit Hilfe der Sonneneinstrahlung und einer sehr niedrigen Luftfeuchte bei Umgebungstemperatur und atmosphärischem Druck aus der eingeleiteten Salzlösung Wasser ausgedampft. Das ausgedampfte Wasser wird an die Umgebungsluft abgegeben und ist im Gegensatz zu der o. g. Technologie nicht mehr einer Verwertung zugänglich. Solar evaporation is only used to concentrate salt solutions. This is done in large evaporation basins with the help of solar radiation and a very low humidity at ambient temperature and atmospheric pressure from the introduced saline water evaporated. The evaporated water is transferred to the Ambient air emitted and is in contrast to the above. Technology no longer one Recycling accessible.
Es liegt auf der Hand, daß die solare Eindampfung nur unter besonderen klimatischen Bedingungen möglich bzw. wirtschaftlich sinnvoll ist. Treffen aber günstige klimatische Bedingungen, wie z. B. am Toten Meer zu, dann ist die solare Eindampfung von Salzlösungen der Wasserausdampfung in Eindampfanlagen wirtschaftlich überlegen. Nun ist in vielen subtropischen und tropischen Gebieten der Erde eine ähnlich hohe Intensität der Sonneneinstrahlung wie am Toten Meer anzutreffen, aber gleichzeitig ist die Luftfeuchtigkeit für eine effektive Wasserverdampfung zu hoch bzw. die Niederschlagsmengen kompensieren weitgehend die erzielten Ausdampfmengen an Wasser. Auch unter Ausnutzung von saisonalen Trockenperioden sind die erforderlichen Dimensionen der Eindampfbecken so groß, daß eine wirtschaftliche solare Eindampfung unmöglich ist.It is obvious that the solar evaporation only under special climatic conditions Conditions possible or economically sensible. But meet favorable climatic Conditions such as B. at the Dead Sea, then the solar evaporation of Salt solutions economically superior to water evaporation in evaporation plants. Now, in many subtropical and tropical areas of the world, the level is similar You can find the intensity of the sunshine like at the Dead Sea, but at the same time it is Air humidity too high for effective water evaporation or Precipitation amounts largely compensate for the evaporation amounts achieved Water. The use of seasonal dry periods is also necessary Dimensions of the evaporation basin so large that an economical solar evaporation is impossible.
Als Folge davon wird in diesen Fällen auf die Errichtung von Eindampfanlagen ausgewichen, auch wenn diese, durch die hohen Außentemperaturen bedingt, oftmals energetisch nicht so günstig arbeiten, wie in Gebieten mit gemäßigtem Klima.As a result, in these cases, evacuation systems are used, even if this, due to the high outside temperatures, is often not so energetically work cheaply, such as in temperate climates.
Anwendungsbeispiele, die den oben beschriebenen Stand der Technik in großer Variationsbreite demonstrieren, gibt es in den Bereichen der NaCl-Siedesalzherstellung, der Kalidüngemittelproduktion und der Meerwasserentsalzung.Application examples that the state of the art described above in large Demonstrating the breadth of variation, there is in the areas of NaCl evaporated salt production, potash fertilizer production and desalination.
Ferner ist aus der US 42 11 613 ein Verfahren zur Nutzung von geothermischer Energie, insbesondere zur Erzeugung von Dampf bekannt, wobei durch eine nachgeschaltete Eindampfung der mineralisierten Wässer eine Auskristallisation von Salz herbeigeführt wird. Zum Stand der Technik ist ebenfalls die allgemein bekannte Tatsache anzuführen, daß Wasserverdampfung auch bei der Kühlung von erwärmten Kühlwässern in Kühltürmen erfolgt. Dieser Wasserverdampfungseffekt tritt natürlich auch bei der wesentlich seltener praktizierten Kühlung von Salzlösungen in Kühltürmen auf (DD 139 354 und DD 155 316).Furthermore, US Pat. No. 4,211,613 describes a method for using geothermal energy, especially known for the production of steam, with a downstream Evaporation of the mineralized water causes salt to crystallize. The well-known fact of the state of the art that Evaporation of water also when cooling heated cooling water in cooling towers he follows. Of course, this water evaporation effect also occurs much less frequently practiced cooling of salt solutions in cooling towers (DD 139 354 and DD 155 316).
Auch ist es allgemein bekannt, daß Solarzellen zur Erwärmung von Brauchwasser zunehmend angewendet werden. Zum Stand der Technik auf diesem Gebiet gehört, daß für größeren Wärmenergiebedarf das Prinzip der Solarzelle auf einen sogenannten Solar Pond übertragen wird, d. h. ein Becken, gefüllt mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, wandelt die einfallende Sonnenstrahlung in Wärmeenergie um. Als typische Beispiele, die den Stand der Technik zum Solar Pond beschreiben, sind die DE 34 22 481, G 85 27 665.0, sowie die Veröffentlichung "Salt Ponds: Energy Phenomenom" (Compressed Air Magazine, Jan. 1986) zu nennen.It is also generally known that solar cells for heating domestic water increasingly applied. The state of the art in this field includes that for the principle of the solar cell on a so-called solar pond is transmitted, d. H. a basin filled with liquids of different densities changes the incident solar radiation into heat energy. As typical examples, the state describe the technology for the solar pond, are DE 34 22 481, G 85 27 665.0, and the publication "Salt Ponds: Energy Phenomenom "(Compressed Air Magazine, Jan. 1986).
Die Auflösung von Salzlagerstätten mittels Aussolung ist allgemein bekannt. Weit verbreitet ist die NaCl-Solung mit Wasser als Lösemittel. Den Stand der Technik für die selektive Aussolung von Kalilagerstätten bei Einsatz eines erwärmten Lösungsmittels beschreiben die Druckschriften DD 206 179, DD 208 389, DD 271 731, DD 271 732, DD 277 718, DD 291 601 sowie die Veröffentlichung von Colome und Rose "Operation of a potassium ore pilot cavern.", SMRI-Meeting, Oktober 1994, Hannover und von Neuber, L. "Kalisalzgewinnung durch gelenktes Aussolen" in Bergakademie, 17. Jg., Heft 11, November 1965, S. 664 bis 670.The dissolution of salt deposits by means of isolation is generally known. Widespread is the NaCl solution with water as a solvent. The state of the art for selective Isolation of potash deposits using a heated solvent describes the Documents DD 206 179, DD 208 389, DD 271 731, DD 271 732, DD 277 718, DD 291 601 and the publication of Colome and Rose's "Operation of a potassium ore pilot cavern. ", SMRI meeting, October 1994, Hanover and von Neuber, L. "Potash Salt Extraction by Guided Wrapping Out" in Bergakademie, 17th Volume, Issue 11, November 1965, pp. 664 to 670.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen unter Ausnutzung der Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur bei verschiedenen Salzen zu entwickeln, welche unter subtropischen und tropischen klimatischen Bedingungen unter Vermeidung der sich aus der hohen Luftfeuchtigkeit und den erheblichen Niederschlagsmengen ergebenden Nachteilen, eingesetzt werden können.The present invention has for its object a method and a system for Sol technology extraction of evaporites and preparation of salt solutions under Exploitation of the dependence of the solubility on the temperature with different salts to develop which under subtropical and tropical climatic conditions Avoidance resulting from the high humidity and the significant Disadvantages resulting in precipitation amounts can be used.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen 2 bis 8, sowie 10 bis 12 enthalten.According to the invention the object is solved by claims 1 and 9. Beneficial Developments of the invention are in the associated subclaims 2 to 8 and 10 to 12 included.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen wird ein in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozeßphase auszuwählendes Lösungsmittel in einem Solar Pond mittels Solarenergie über Umgebungstemperatur auf ca. 60°C-80°C erwärmt.According to the process according to the invention for the extraction of evaporites by brine and preparation of salt solutions becomes dependent on the respective process phase Solvent to be selected in a solar pond using solar energy Ambient temperature warmed to approx. 60 ° C-80 ° C.
Das erwärmte Lösungsmittel wird einer auszusolenden Kaverne zugeführt, wobei sich die Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur erhöht. Dann erfolgt eine Aussolung der Kaverne. Die dabei entstehende erwärmte Produktionssole wird einem Kühlsystem zugeführt und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung abgekühlt, wobei bedingt durch die Abkühlung und Wasserverdampfung eine Kristallisation von Feststoff und anschließend eine Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung erfolgt.The heated solvent is fed to a cavern to be removed, the Cavern temperature increased compared to the deposit temperature. Then there is one Isolation of the cavern. The resulting heated production brine becomes one Cooling system supplied and there at ambient temperature with water evaporation cooled, with crystallization due to cooling and water evaporation of solid and then a separation of solid and cold mother solution he follows.
Besonders vorteilhaft kann dies bei der soltechnischen Gewinnung von Salzen angewandt werden. In diesem Fall wird das Lösemittel für die soltechnische Gewinnung zunächst in einem Solar Pond erwärmt und dann der Kaverne zugeführt und die aus der Kaverne gewonnene höher konzentrierte Salzlösung der Ausdampfung und Abkühlung zugeführt.This can be used particularly advantageously in the sol-technical extraction of salts become. In this case, the solvent for the sol technical Extraction first heated in a solar pond and then fed to the cavern and the from the cavern, more concentrated salt solution of evaporation and Cooling fed.
Nach einem herausragenden Merkmal der Erfindung werden die dem Kühlsystem zugeführten Lösungen in einer Anzahl von Zyklen, die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen Lösung und Umgebung dividiert durch die realisierbare Abkühlspanne pro Durchlauf über ein Kühlsystem ergeben, auf Umgebungstemperatur abgekühlt, wobei die notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel betriebene Kühlsysteme und/oder durch mehrfaches Umwälzen der Lösungen in mindestens einem Kühlsystem realisiert werden kann.According to an outstanding feature of the invention, the cooling system supplied solutions in a number of cycles resulting from the temperature difference between solution and environment divided by the realizable cooling span per Pass through a cooling system, cooled to ambient temperature, the necessary number of cycles for cooling by several parallel operated Cooling systems and / or by repeatedly circulating the solutions in at least one Cooling system can be realized.
Insbesondere bei der Gewinnung von Salzen, deren Löslichkeit stark von der Temperatur abhängt, ist die vorherige Erwärmung des Lösemittels sinnvoll, da dadurch eine überproportionale Anreicherung der Wertstoffkomponente in der aus der Kaverne geförderten Salzlösung erfolgt und somit in einer nachfolgenden Eindampfung und Abkühlung eine überproportionale Auskristallisation der Wertstoffkomponente erreicht wird.Especially when extracting salts, the solubility of which strongly depends on the temperature depends, the previous heating of the solvent makes sense, as disproportionate enrichment of the valuable component in the from the cavern promoted saline solution and thus in a subsequent evaporation and Cooling a disproportionate crystallization of the valuable component is achieved.
Der Ausdampfungs- und Abkühlungsprozeß wird in besonders vorteilhafter Weise durch die Einbindung des Auflösungsprozesses verstärkt, da aus einer Salzlösung höherer Konzentration, die durch eine Auflösung einer Lagerstätte bei höherer Temperatur erreicht wird, bei der die Ausdampfung der von Wasser begleitenden Abkühlung mehr Salz auskristallisiert.The evaporation and cooling process is particularly advantageous by the Incorporation of the dissolution process intensified, since higher from a saline solution Concentration achieved by dissolving a deposit at a higher temperature in which the evaporation of the cooling accompanied by water more salt crystallized.
Da aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Wärmeenergiebedarf bei der Ausdampfung ca. 10 mal höher ist als bei der Erwärmung einer gleichen Menge an Wasser bzw. Lösung, kann durch die Führung des Auflösungsprozesses zur Erzeugung der einzudampfenden Salzlösung auf höherem Temperaturniveau der Gesamtwärmeenergiebedarf gesenkt werden. Because of the physical laws of thermal energy demand at Evaporation is about 10 times higher than when heating an equal amount of water or solution, can be achieved by leading the dissolution process to generate the evaporated saline solution at a higher temperature level Total heat energy requirements can be reduced.
Die erfindungsgemäße Einbindung eines Solar Ponds ermöglicht die ungehinderte Nutzung solarer Energie, ohne daß eine Beeinträchtigung der Funktion durch Niederschläge auftritt, wenn die notwendigen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte aus prozeßspezifischen Salzlösungen synthetisiert werden, wobei die zu erwärmende Salzlösung die unterste Schicht mit der höchsten Dichte repräsentiert, und die oberste Schicht mit der geringsten Dichte Wasser ist. Die Schichtdicke des Wassers ist deshalb variabel zu gestalten.The integration of a solar fund according to the invention enables unhindered use solar energy, without the function being affected by precipitation, if the necessary liquids of different density from process-specific Salt solutions are synthesized, the salt solution to be heated being the lowest Represents the layer with the highest density and the top layer with the lowest Dense water is. The layer thickness of the water can therefore be made variable.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kombination von Solar Pond und Kühlsystem ist die große Wärmespeicherkapazität des Solar Ponds, die auch bei geringen oder fehlendem Sonnenschein - insbesondere nachts - einen durchgängigen Betrieb erlaubt, wobei noch von der dann niedrigeren Umgebungstemperatur profitiert werden kann. Erfindungsgemäß wird zur Erhöhung der Wärmespeicherkapazität die Schichtdicke der einzudampfenden Lösung im Solar Pond variiert.Another advantage of the combination of solar pond and cooling system according to the invention is the large heat storage capacity of the solar pond, even with little or no Sunshine - especially at night - allows continuous operation, although still from which can then benefit from the lower ambient temperature. According to the invention to increase the heat storage capacity, the layer thickness of the solution to be evaporated varies in the solar pond.
Ebenfalls keine wesentlich negative Beeinflussung durch Niederschläge ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der innerhalb des Kühlsystems integrierten Einrichtung, welche geeignet sein soll, die Übersättigung einer aus einer Kühleinrichtung austretenden Lösung abzubauen und gleichzeitig die entstehenden Kristallisate einzudicken, zu erwarten, da die aufkonzentrierte Sole oder eine Suspension aus aufkonzentrierter Sole und auskristallisierten Salzen kleine Oberflächen bieten bzw. ergiebigen Niederschlägen kurzfristig wirksam entzogen werden können.There is also no significant negative influence from precipitation arrangement according to the invention of the device integrated within the cooling system, which should be suitable, the supersaturation of a emerging from a cooling device Dismantling the solution and at the same time thickening the crystals that form, to be expected since the concentrated brine or a suspension of concentrated brine and Crystallized salts offer small surfaces or heavy rainfall can be effectively withdrawn at short notice.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird Wasser als Lösungsmittel eingesetzt, wodurch eine nichtselektive Aussolung einer Kaverne vorgenommen werden kann. Insbesondere wird diese Form der Aussolung zur Vorbereitung der Kavernen zur Produktion angewendet. Dabei fällt eine Produktionssole an, die hinsichtlich ihrer Zusammensetzung die Relationen der Minerale in der Lagerstätte widerspiegelt. Die bei dieser Ausführungsvariante nach Abkühlung und Abtrennung anfallende kalte Mutterlösung wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Rückführung in den Solar Pond im Kreislauf geführt. Die Lösung kann aber auch ganz oder teilweise als Abstoßlösung dem Kreislauf einer nebengeschalteten separaten, in selektiver Aussolungsphase befindlichen Anlage zugeführt werden. Dabei kann es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung um eine Einspeisung der Lösung in den Solar Pond und/oder einer Zuleitung zur erwärmten Produktionssole der selektiven Aussolung handeln. Wie die kalte Mutterlösung geführt wird, ist abhängig von der Zusammensetzung bzw. Konzentration der Lösung.According to a special feature of the invention, water is used as the solvent, whereby a non-selective isolation of a cavern can be carried out. In particular, this form of isolation is used to prepare the caverns for production applied. A production brine is obtained which, in terms of its composition, is the Relations of the minerals in the deposit are reflected. The in this variant after cooling and separation, the cold mother solution obtained becomes another Feature of the invention circulated through return to the Solar Pond. The solution can also be complete or partially as a repulsion solution to the circuit of a separate, separate selective isolation phase are available plant. It may look like this a further feature of the invention for feeding the solution into the solar pond and / or a supply line to the heated production brine for selective isolation. How the cold mother liquor is administered depends on the composition or Concentration of the solution.
Nach einem besonders bevorzugten Merkmal der Erfindung erfolgt die Phase der selektiven Aussolung der Kaverne in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Lösungsmittels, wobei die Zusammensetzung des Lösungsmittels in Abhängigkeit von der Lagerstättenzusammensetzung, Lagerstättentemperatur und dem zutreffenden Gleichgewichtssystem der Löslichkeit gewählt wird. Dadurch kann besonders vorteilhaft Einfluß auf die Zusammensetzung der entstehenden Produktionssole genommen werden. Zum Schließen des Prozeßkreislaufes wird nach Abkühlung und Abtrennung die anfallende kalte Mutterlösung in Abhängigkeit von der Konzentration der Prozeßlösung in den Solar Pond und/oder als Abstoßlösung dem Kreislauf einer weiteren nebengeschalteten separaten Anlage gegeben.According to a particularly preferred feature of the invention, the selective phase takes place Isolation of the cavern depending on the composition of the solvent, the composition of the solvent depending on the Deposit composition, deposit temperature and the applicable Equilibrium system of solubility is chosen. This can be particularly advantageous Influence on the composition of the resulting production brine. To close the process cycle, the cooling process is followed by separation cold mother solution depending on the concentration of the process solution in the solar Pond and / or as a repulsion solution to the circuit of a further separate separate Given plant.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann mit dem Ziel der Eindampfung auf maximale Konzentration aus der Abstoßlösung durch solare Erwärmung im Solar Pond eine Eindampfsole erzeugt werden, wobei die erwärmte Eindampfsole einem Kühlsystem zugeführt wird und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung abgekühlt wird, wobei bedingt durch die Abkühlung eine Kristallisation von Feststoff und eine Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung erfolgt und die kalte Mutterlösung durch Mischung mit der Abstoßlösung und Rückführung in den Solar Pond solange im Kreislauf geführt wird, bis eine für die Weiterverwendung geeignete Aufkonzentrierung und Reduzierung der Lösung erreicht ist. Die damit erreichte Konzentration der Lösung ist geeignet zur Deponie in ausgesolten Kavernen oder externen Deponiehohlräumen bzw. zum Verkauf. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die aus den Kavernen verdrängte Lösung infolge der Unterschichtung in der Kaverne durch Deponiesole auch einer Produktionssole eines Prozesses nach Anspruch 1 oder 5 zugesetzt werden.According to another feature of the invention can be aimed at evaporation maximum concentration from the rejection solution through solar heating in the Solar Pond Evaporation brine are generated, the heated evaporation brine a cooling system is fed and cooled there at ambient temperature with water evaporation is, due to the cooling a crystallization of solid and a Separation of solid and cold mother solution takes place and the cold mother solution through Mix with the rejection solution and return to the Solar Pond as long as in the circuit is carried out until a concentration suitable for further use and Reduction of the solution is achieved. The concentration of the solution thus achieved is suitable for landfill in isolated caverns or external landfill cavities or for Sale. According to a further feature of the invention, the caverns displaced solution as a result of the underlaying in the cavern by landfill brine too be added to a production brine of a process according to claim 1 or 5.
Die vorstehende Verfahrensbeschreibung läßt bereits die wesentlichen Komponenten der zugehörigen Anlage erkennen. Im übrigen wird diesbezüglich auf die nachstehende Figurenbeschreibung verwiesen, die insoweit auch allgemeingültige Merkmale enthält. Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.The above description of the process already leaves the essential components of the recognize the associated system. Otherwise, in this regard, the following Referred to the description of the figures, which also contains general features. The invention will be explained in more detail by the following exemplary embodiments.
In der Zeichnung zeigen dieIn the drawing they show
Fig. 1: ein Verfahrensschema zur selektiven Aussolung einer Kaverne, Fig. 1 shows a process scheme for selective solution mining a cavity,
Fig. 2: ein Verfahrensschema mit Wasser als Lösungsmittel zur nichtselektiven Aussolung, Fig. 2 shows a process scheme of using water as the solvent for non-selective solution mining,
Fig. 3: ein Verfahrensschema für ein Verfahren, wonach eine im Solar Pond erzeugte Eindampflösung weiterverarbeitet wird. FIG. 3 shows a process diagram for a process by which a Eindampflösung generated in the solar pond is processed further.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, durch Sonnenenergie das Lösemittel für die soltechnische Gewinnung von Evaporiten aus einer Lagerstätte zu erwärmen, damit eine höhere Löslichkeit an der zu gewinnenden Wertstoffkomponente zu realisieren und die aus den Kavernen gewonnene, hochgesättigte Lösung effektiv auf Umgebungstemperatur abzukühlen, wobei durch die Abkühlung und die Eindampfung bedingt, die Wertstoffkomponente auskristallisiert.The method according to the invention makes it possible to use solar energy Solvents for the recovery of evaporites from a deposit heat, so that a higher solubility in the recoverable component to realize and the highly saturated solution obtained from the caverns effectively To cool ambient temperature, by cooling and evaporation conditionally, the valuable component crystallized out.
Entsprechend der Zusammensetzung der Lagerstätte sind als physikalisch-chemische
Grundlagen die jeweiligen Gleichgewichtssysteme der Löslichkeit anzuwenden. Als typische
Beispiele sind hier zu nennen:
Depending on the composition of the deposit, the respective equilibrium systems of solubility must be used as the physical-chemical basis. Typical examples are:
- - binäres System NaCl-H2O- binary system NaCl-H 2 O
- - ternäres System KCl-NaCl-H2O- KCl-NaCl-H 2 O ternary system
- - ternäres System NaHCO3-Na2CO3-H2O- NaHCO 3 -Na 2 CO 3 -H 2 O ternary system
- - quartäres System MgCl2-KCl-NaCl-H2O- Quaternary system MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O
- - quartäres System NaHCO3-Na2CO3-NaCl-H2O- Quaternary system NaHCO 3 -Na 2 CO 3 -NaCl-H 2 O
- - quinäres System MgSO4-MgCl2-KCl-NaCl-H2O- Quinary system MgSO 4 -MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O
- - quinäres System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O- Quinary system CaCl 2 -MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O
- - hexäres System CaSO4-MgSO4-MgCl2-KCl-NaCl-H2O- Hex system CaSO 4 -MgSO 4 -MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O
Bei der Anwendung der soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und der Aufbereitung der gewonnenen Salzlösung zu marktfähigen Produkten sind unterschiedliche Konzentrationsniveaus in den Prozeßlösungen entsprechend den jeweiligen Prozeßphasen anzutreffen.When using the sol-technical extraction of evaporites and the preparation of the saline solution to marketable products are different Concentration levels in the process solutions according to the respective process phases to be found.
Dies sind im Normalfall:
Usually these are:
- - Prozeßlösungen aus der Produktionsphase der Kavernen und der Soleaufbereitung - Process solutions from the production phase of the caverns and the brine preparation
- - gering konzentrierte Prozeßlösungen aus der Vorbereitungsphase der Kavernenentwicklung und der nichtselektiven Aussolung der Lagerstätte bzw. Spüllösungen aus der Soleaufbereitung und- Low concentration process solutions from the preparation phase of the Development of the caverns and the non-selective isolation of the deposit or Rinsing solutions from brine processing and
- - hochkonzentrierte Prozeßlösungen aus der Produktionsphase für den Verkauf oder Deponie.- highly concentrated process solutions from the production phase for sales or Landfill.
Die nachfolgenden Einzelbeispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren für die
obengenannten typischen Prozeßphasen. Es ist zu beachten, daß aufgrund der Vielzahl der
möglichen Varianten, die sich aus
The following individual examples explain the process according to the invention for the typical process phases mentioned above. It should be noted that due to the large number of possible variations that result from
- - einer unterschiedlichen Lagerstättenzusammensetzung,- a different deposit composition,
- - einer unterschiedlichen Lagerstättentemperatur und- a different deposit temperature and
- - dem zutreffenden Gleichgewichtssystem der Löslichkeit- the applicable equilibrium system of solubility
ergeben, die Ausführungsbeispiele jeweils nur einen speziellen Anwendungsfall beschreiben.result, the exemplary embodiments each only a special application describe.
Bei der Gewinnung von Carnallit (MgCl2 × KCl × 6H2O) mit dem Ziel der KCl Produktion aus einer beispielhaften Lagerstätte ist neben dem Carnallit (ca. 30- 80%) als wesentliches Begleitmineral Halit (NaCl) anzutreffen.When extracting carnallite (MgCl 2 × KCl × 6H 2 O) with the aim of producing KCl from an exemplary deposit, along with carnallite (approx. 30-80%), halite (NaCl) is an essential accompanying mineral.
Weiterhin sind als Begleitminerale Sylvin (KCl) und Tachydrit (CaCl2 × 2MgCl2 × 6H2O) zu beachten.Furthermore, the accompanying minerals Sylvin (KCl) and tachydrite (CaCl 2 × 2MgCl 2 × 6H 2 O) have to be considered.
Diese Lagerstättenzusammensetzung bestimmt generell und insbesondere bei der Gewinnung durch Aussolung die Zusammensetzung aller Prozeßlösungen und damit auch in welchem Gleichgewichtssystem der Löslichkeit die Erwärmungs-, Auflösungs-, Abkühlungs-, Ausdampfungs-, und Kristallisationsvorgänge ablaufen.This deposit composition determines in general and in particular with the Obtaining by isolation the composition of all process solutions and thus also in which equilibrium system of solubility the heating, dissolving, cooling, Evaporation and crystallization processes take place.
Im vorliegenden Fall trifft das System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O zu. In the present case, the CaCl 2 -MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O system applies.
Das anzuwendende Grundprinzip der Extraktion von KCl aus dem Carnallit bei gleichzeitiger Mitgewinnung des begleitenden Sylvins ist die gezielte Ausnutzung der Abhängigkeit der Löslichkeit des KCl's von der Temperatur in einem Kreislaufprozeß von Erwärmung und Auflösung sowie Abkühlung und Kristallisation.The basic principle of the extraction of KCl from the carnallite with simultaneous Gaining the accompanying Sylvin is the targeted exploitation of the dependency of the KCl's solubility from temperature in a cycle of heating and Dissolution as well as cooling and crystallization.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Fig. 1 näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail with reference to FIG. 1.
In zur Produktion vorbereitete Carnallitkavernen werden mit einem Volumenstrom von 40- 80 m3/h pro Kaverne ein an KCl ungesättigtes carnallitspezifisches Lösemittel 1 mit folgender ZusammensetzungIn carnallite caverns prepared for production, with a volume flow of 40-80 m 3 / h per cavern, a carnallite-specific solvent 1 unsaturated in KCl with the following composition
- - CaCl2: 13 g/1000 g H2OCaCl 2 : 13 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 300 g/1000 g H2OMgCl 2 : 300 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 76 g/1000 g H2O- KCl: 76 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 56 g/1000 g H2O- NaCl 56 g / 1000 g H 2 O
- - Dichte: 1,240 g/cm3 - Density: 1.240 g / cm 3
eingepumpt.pumped in.
Durch das Einpumpen des erwärmten Lösemittels mit 60-80°C wird die Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur (ca. 28°C) auf ca. 50-60°C erhöht.By pumping the heated solvent at 60-80 ° C the Cavern temperature compared to the deposit temperature (approx. 28 ° C) approx. 50-60 ° C increased.
Bedingt durch die Temperaturerhöhung erfolgt in der Kaverne 2 eine Auflösung des Carnallits, die durch die Wahl der speziellen Lösemittelzusammensetzung selektiv ist, d. h. Halit geht nur in stark eingeschränktem Umfang in Lösung.As a result of the temperature increase, the carnallite is dissolved in cavern 2 , which is selective due to the choice of the particular solvent composition, ie halite dissolves only to a very limited extent.
Es wird eine Produktionssole 3 folgender Zusammensetzung aus der Kaverne gewonnen:A production brine 3 of the following composition is obtained from the cavern:
- - CaCl2: 15 g/1000 g H2O- CaCl 2 : 15 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 306 g/1000 g H2O MgCl 2 : 306 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 85 g/1000 g H2O- KCl: 85 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 60 g11000 g H2O- NaCl 60 g 11000 g H 2 O
- - Dichte: ca. 1,258 g/cm3 - Density: approx.1.258 g / cm 3
- - Temperatur: ca. 55°C- Temperature: approx. 55 ° C
Die Begleitminerale Sylvin und Tachydrit werden aufgrund ihrer guten Löslichkeit mit aufgelöst.The accompanying minerals Sylvin and Tachydrite are due to their good solubility dissolved.
Die aus der Kaverne 2 gewonnene Produktionssole 3 wird nunmehr einem Kühlsystem zugeführt, welches aus einem Kühlturm 4 und einem Kristallisator/Eindicker 5 besteht, die zusammen das Kühlsystem bilden. In diesem Kühlsystem wird die Produktionssole 3, vorzugsweise in einer Anzahl von Zyklen, die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen Produktionssole und Umgebung dividiert durch die realisierbare Abkühlspanne pro Durchlauf über einen Kühlturm ergeben, auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Dabei kann die notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel betriebene Kühlturm-/Kristallisator-/Eindicker-Einheiten oder durch eine Einheit mit mehrfachem Umwälzen der Lösungsmengen über den Kühlturm und den Kristallisator/Eindicker realisiert werden.The production brine 3 obtained from the cavern 2 is now fed to a cooling system, which together form the cooling system of a cooling tower 4, and there is a crystallizer / thickener. 5 In this refrigeration system, the production Sole 3 is preferably result in a number of cycles divided from the temperature difference between the production brine and the surrounding area by the realizable Abkühlspanne per pass through a cooling tower, cooled to ambient temperature. The necessary number of cycles during cooling can be realized by several cooling tower / crystallizer / thickener units operated in parallel or by a unit with multiple circulation of the solution quantities via the cooling tower and the crystallizer / thickener.
Basierend auf dem technischen Grundprinzip der Abkühlung im Kühlturm 4 erfolgt gleichzeitig eine Wasserverdampfung.Based on the basic technical principle of cooling in cooling tower 4 , water evaporation takes place at the same time.
Bedingt durch die Abkühlung und gleichzeitige Wasserverdampfung erfolgt im Kristallisator/Eindicker 5 die Kristallisation von Feststoff entsprechend dem Löslichkeitsgleichgwicht im System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O.Due to the cooling and simultaneous evaporation of water, crystallization of solid takes place in the crystallizer / thickener 5 in accordance with the solubility equilibrium in the system CaCl 2 -MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O.
Im Kristallisator/Eindicker 5 erfolgt die Separation von kristallisiertem Feststoff 6 und kalter Carnallit-Mutterlösung 7.The crystallizer / thickener 5 is used to separate crystallized solid 6 and cold carnallite mother liquor 7 .
Die Zusammensetzung ist wie folgt:The composition is as follows:
- - KCl: 1,5 t pro 100 m3 Produktionssole- KCl: 1.5 t per 100 m 3 of production brine
- - NaCl 1,3 t pro 100 m3 Produktionssole- NaCl 1 , 3 t per 100 m 3 of production brine
- - Temperatur: ca. 35-40°C- Temperature: approx. 35-40 ° C
- - CaCl2: 16 g/1000 g H2OCaCl 2 : 16 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 317 g/1000 g H2OMgCl 2 : 317 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 71 g/1000 g H2O- KCl: 71 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 48 g/1000 g H2O- NaCl 48 g / 1000 g H 2 O
- - Dichte: ca. 1,265 g/cm3 - Density: approx.1.265 g / cm 3
- - Temperatur: ca. 35-40°C- Temperature: approx. 35-40 ° C
Der kristallisierte Feststoff ist ein KCl/NaCl-Gemisch, welches zwischengespeichert und in nachfolgenden Prozeßstufen zu marktfähigen Produkten aufbereitet wird.The crystallized solid is a KCl / NaCl mixture, which is temporarily stored and in subsequent process stages is processed into marketable products.
Zum Schließen des erforderlichen Prozeßkreislaufes wird nach der Abkühlung und Abtrennung des KCl's die Carnallit-Mutterlösung 7 einem Solarpond 8 zugeführt. Im Solarpond wird mittels Sonnenenergie die Carnallit-Mutterlösung auf 60-80°C erwärmt, wobei sich eine Untersättigung an KCl einstellt.To close the required process cycle, after cooling and separation of the KCl's carnallite mother solution 7 is applied to a solar pond. 8 In the solar pond, the carnallite mother solution is heated to 60-80 ° C by means of solar energy, whereby there is an under-saturation of KCl.
Damit kann die erwärmte Carnallit-Mutterlösung wieder als Lösemittel 1 den Kavernen zur Auflösung des Carnallites zugeführt werden.The heated carnallite mother liquor can thus be fed back to the caverns for dissolving the carnallite as solvent 1 .
Durch die Führung des Prozesses im Kreislaufbetrieb kommt es zu einer Aufkonzentrierung der Prozeßlösungen an MgCl2. Dies ist nur in bestimmten Prozeßphasen, z. B. nach Spülpausen, wünschenswert. Daher besteht die Notwendigkeit, die bei der Carnallitauflösung in den Prozeß eingetragene MgCl2 Menge wieder aus dem Prozeß auszuführen. Dies wird durch den Abstoß (9) von kalter Carnallit-Mutterlösung gelöst. In Abhängigkeit von der erzielten Eindampfung während der Abkühlung der Produktionssole 3 im Kühlturm 4 ergibt sich die Möglichkeit, in den beschriebenen Kreislaufprozeß Lösungen mit geringerem MgCl2, die oftmals an KCl höher konzentriert sind, zum Beispiel Abstoßlösung 10 aus einem Prozeßzyklus, wie im Ausführungsbeispiel 2 dargelegt, einzuspeisen. Diese sollten in Abhängigkeit vom KCl-Gehalt an zwei verschiedenen Stellen dem Prozeß zugeführt werden. Im Fall höherer KCl-Gehalte wird die Zuführung von Lösungen mit geringerem MgCl2 in die Produktionssole 3 erfolgen. Im Fall niedriger KCl-Gehalte wird die Zuführung von Lösungen mit geringerem MgCl2 in die Carnallit-Mutterlösung 7 vor dem Solar Pond vorgenommen. Die Entscheidung über höhere oder niedrige KCl-Gehalte ist mit Hilfe einer Bilanzrechnung des Mischungsprozesses der Lösungen mit geringerem MgCl2 mit der Carnallit-Mutterlösung zu treffen.Due to the fact that the process is run in a cycle, the process solutions are concentrated in MgCl 2 . This is only in certain process phases, e.g. B. after rinsing breaks, desirable. There is therefore a need to remove the amount of MgCl 2 introduced into the process during the dissolution of carnallite from the process. This is solved by the rejection ( 9 ) of cold carnallite mother solution. Depending on the evaporation achieved during the cooling of the production brine 3 in the cooling tower 4 , there is the possibility in the described cycle process of solutions with lower MgCl 2 , which are often more concentrated in KCl, for example rejection solution 10 from a process cycle, as in exemplary embodiment 2 set out to feed. Depending on the KCl content, these should be fed to the process at two different points. In the case of higher KCl contents, solutions with lower MgCl 2 will be fed into the production brine 3 . In the case of low KCl contents, solutions with lower MgCl 2 are introduced into the carnallite mother solution 7 upstream of the solar pond. The decision about higher or lower KCl contents is to be made with the help of a balance sheet calculation of the mixing process of the solutions with lower MgCl 2 with the carnallite mother solution.
Wird entsprechend der Bilanzierung KCl auskristallisiert, ist der Fall "höherer KCl-Gehalt" gegeben und die Zugabe erfolgt zur Produktionssole 3, ist dagegen keine KCl-Kristallisation bei der Mischung der Lösungen mit geringerem MgCl2 mit der Carnallit-Mutterlösung zu erwarten, ist der Fall "niedriger KCl-Gehalt" gegeben und die Zugabe erfolgt zur Carnallit- Mutterlösung 7.Is according to the accounting KCl crystallized, the case, "higher KCl content" is given and the addition is made to the production brine 3, however, is not expected KCl-crystallization at the mixing of the solutions with lower MgCl 2 with the carnallite mother solution, the Case "low KCl content" given and added to the carnallite mother solution 7th
Bei einer Abstoßlösung 10 mit nachfolgender Zusammensetzung ist der Fall "höherer KCl- Gehalt" gegeben.In the case of a repulsion solution 10 with the following composition, the case is "higher KCl content".
- - CaCl2: 3 g/1000 g H2O- CaCl 2 : 3 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 168 g/1000 g H2OMgCl 2 : 168 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 121 g/1000 g H2O- KCl: 121 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 137 g/1000 g H2O- NaCl 137 g / 1000 g H 2 O
- - Dichte: ca. 1,235 g/cm3 - Density: approx.1.235 g / cm 3
- - Temperatur: ca. 35-40°C- Temperature: approx. 35-40 ° C
Auf der Basis einer Wasserbilanz des Prozesses können 25 m3 dieser Abstoßlösung 10 pro 100 m3 Produktionssole der Produktionssole 3 vor dem Einspeisen in das Kühlsystem zugegeben werden. Dadurch ändern sich die oben angegebenen Mengen an kristallisiertem Feststoff 6 und Carnallit-Mutterlösung 7 wie folgt:Based on a water balance of the process, 25 m 3 of this repulsion solution 10 per 100 m 3 of production brine can be added to production brine 3 before it is fed into the cooling system. This changes the amounts of crystallized solid 6 and carnallite mother solution 7 given above as follows:
- - KCl: 2,7 t pro 100 m3 Produktionssole- KCl: 2.7 t per 100 m 3 of production brine
- - NaCl 2,9 t pro 100 m3 Produktionssole - NaCl 2 , 9 t per 100 m 3 production brine
- - Temperatur: ca. 35-40°C- Temperature: approx. 35-40 ° C
- - CaCl2: 15 g/1000 g H2O- CaCl 2 : 15 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 300 g/1000 g H2OMgCl 2 : 300 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 76 g/1000 g H2O- KCl: 76 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 56 g/1000 g H2O- NaCl 56 g / 1000 g H 2 O
- - Dichte: ca. 1,261 g/cm3 - Density: approx.1.261 g / cm 3
- - Temperatur: ca. 35-40°C- Temperature: approx. 35-40 ° C
Der Kreislaufprozeß ist nunmehr nicht nur technisch, sondern auch hinsichtlich der MgCl2 und Wasserbilanz geschlossen.The cycle process is now not only closed technically, but also with regard to the MgCl 2 and water balance.
Verallgemeinert bedeutet das, daß im Ausführungsbeispiel 1 der Erwärmungs-, Aufsättigungs-, Abkühlungs-, Eindampfungs- und Kristallisationszylus mit dem vorrangigen Ziel der Aufsättigung, Eindampfung und Abkühlung auf einem konstanten MgCl2-Konzentrationsniveau realisiert wird.Generally speaking, this means that in example 1 the heating, saturation, cooling, evaporation and crystallization cycle is realized with the primary aim of saturation, evaporation and cooling at a constant MgCl 2 concentration level.
Das Ausführungsbeispiel 2 soll eine weitere Variante der Anwendung des erfin dungsgemäßen Verfahrens ebenfalls am Beispiel der bereits im Ausführungsbeispiel 1 angegeben Carnallitlagerstätte erläutern.Embodiment 2 is intended to be a further variant of the application of the inventions method according to the invention also using the example of that already in exemplary embodiment 1 Explain the stated carnallite deposit.
Daher treffen die theoretischen Grundlagen, wie in Ausführungsbeispiel 1 eingangs beschrieben, auch für das Ausführungsbeispiel 2 zu.Therefore, the theoretical basics, as in Example 1 at the beginning described, also for the embodiment 2.
Das Ausführungsbeispiel 2 wird anhand von Fig. 2 näher erläutert.The embodiment 2 is explained in more detail with reference to FIG. 2.
Generell werden zur Vorbereitung der Kavernen zur Produktion Anfangshohlräume ausgesolt. Dies geschieht mittels Wasser mit einem Volumenstrom von 5-25 m3/h pro Kaverne. In general, initial cavities are excavated to prepare the caverns for production. This is done using water with a volume flow of 5-25 m 3 / h per cavern.
Vor dem Einpumpen des Wassers 11 in die Kaverne wird dieses einem Solar Pond 18 zugeführt. Im Solar Pond wird mittels Sonnenenergie das Wasser 11 auf 60-80°C erwärmt.Before the water 11 is pumped into the cavern, it is fed to a solar pond 18 . In the Solar Pond, water 11 is heated to 60-80 ° C using solar energy.
Durch das Einpumpen des erwärmten Wassers mit 60-80°C wird die Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur (ca. 28°C) auf ca. 50-60°C erhöht.By pumping in the heated water at 60-80 ° C Cavern temperature compared to the deposit temperature (approx. 28 ° C) approx. 50-60 ° C increased.
In der Kaverne 12 erfolgt eine Auflösung des Carnallites, die durch die Wahl des Lösemittels Wasser nichtselektiv ist, d. h. auch der Haut geht weitestgehend in Lösung. Es wird eine Produktionssole 13, die hinsichtlich der Zusammensetzung die Relationen der Minerale in der Lagerstätte widerspiegelt, gewonnen. Als typisch kann unter Einbeziehung der weiter unten dargestellten Alternative folgende durchschnittliche Zusammensetzung der Produktionssole 13 angenommen werden:In the cavern 12 there is a dissolution of the carnallite, which is non-selective due to the choice of the solvent water, ie the skin also largely dissolves. A production brine 13 , which reflects the relations of the minerals in the deposit with regard to the composition, is obtained. The following average composition of the production brine 13 can be assumed to be typical, taking into account the alternative shown below:
- - CaCl2: 3 g/1000 g H2O- CaCl 2 : 3 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 127 g/1000 g H2OMgCl 2 : 127 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 90 g/1000 g H2O- KCl: 90 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 140 g/1000 g H2O- NaCl 140 g / 1000 g H 2 O
- - Dichte: ca. 1,19 g/cm3 - Density: approx.1.19 g / cm 3
- - Temperatur: ca. 55°C- Temperature: approx. 55 ° C
Die Begleitminerale Sylvin und Tachydrit wurden aufgrund ihrer guten Löslichkeit mit aufgelöst.The accompanying minerals Sylvin and tachydrite were due to their good solubility dissolved.
Die aus der Kaverne 12 gewonnene Produktionssole 13 wird nunmehr einem Kühlsystem zugeführt, welches aus einem Kühlturm 14 und einem Kristallisator/Eindicker 15 besteht. In diesem Kühlsystem wird die Produktionssole 13 mindestens in einer Anzahl von Zyklen, die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen Produktionssole und Umgebung dividiert durch die realisierbare Abkühlspanne pro Durchlauf über einen Kühlturm ergeben, auf Umgebungstemperatur abgekühlt und, basierend auf dem technischen Grundprinzip der Abkühlung im Kühlturm 14, gleichzeitig eingedampft. Im Ergebnis der Abkühlung und Eindampfung sollte vorzugweise eine maximale KCl-Konzentration in der Lösung, die durch das zutreffende Gleichgewichtssystem der Löslichkeit definiert ist, erreicht werden.The production brine 13 obtained from the cavern 12 is now fed to a cooling system which consists of a cooling tower 14 and a crystallizer / thickener 15 . In this refrigeration system, the production brine is 13 resulting in at least a number of cycles divided from the temperature difference between the production brine and the surrounding area by the realizable Abkühlspanne per pass through a cooling tower, cooled to ambient temperature and, based on the basic technical principle of the cooling in the cooling tower 14 , evaporated at the same time. As a result of the cooling and evaporation, a maximum KCl concentration in the solution, which is defined by the appropriate equilibrium system of solubility, should preferably be achieved.
Dabei kann die notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel betriebene Kühlturm-/Kristallisator-/Eindicker-Einheiten oder durch eine Einheit mit mehrfachem Umwälzen der Lösungsmengen über den Kühlturm und den Kristallisator/Eindicker realisiert werden.The necessary number of cycles can be cooled in parallel by several operated cooling tower / crystallizer / thickener units or by a unit with multiple circulation of the solution quantities over the cooling tower and Crystallizer / thickener can be realized.
Bedingt durch die Abkühlung und gleichzeitige Wasserverdampfung erfolgt im Kristallisator/Eindicker 15 die Kristallisation von Feststoff entsprechend dem Löslichkeitsgleichgwicht im System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O.Due to the cooling and simultaneous evaporation of water, crystallization of solid takes place in the crystallizer / thickener 15 in accordance with the solubility equilibrium in the system CaCl 2 -MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O.
Im Kristallisator/Eindicker 15 erfolgt die Separation von kristallisiertem Feststoff 16 und kalter Carnallit-Mutterlösung 17.The crystallizer / thickener 15 separates the crystallized solid 16 and cold carnallite mother liquor 17 .
Die Zusammensetzung ist wie folgt:The composition is as follows:
- - KCl: 0 t pro 100 m3 Produktionssole- KCl: 0 t per 100 m 3 of production brine
- - NaCl 3,3 t pro 100 m3 Produktionssole- NaCl 3, 3 t per 100 m 3 production Sole
- - Temperatur ca. 35-40°C- temperature approx. 35-40 ° C
- - CaCl2: 3 g/1000 g H2O- CaCl 2 : 3 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 168 g/1000 g H2OMgCl 2 : 168 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 121 g/1000 g H2O- KCl: 121 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 137 g/1000 g H2O- NaCl 137 g / 1000 g H 2 O
- - Dichte: ca. 1,235 g/cm3 - Density: approx.1.235 g / cm 3
- - Temperatur: ca. 35-40°C- Temperature: approx. 35-40 ° C
Der kristallisierte Feststoff ist in diesem Fall NaCl, welches zwischengespeichert wird und in nachfolgenden Prozeßstufen zu marktfähigen Produkten aufbereitet wird. Grundsätzlich kann im Rahmen der technischen Gestaltung des Verfahrens aber auch ein KCl/NaCl- Gemisch kristallisieren.The crystallized solid in this case is NaCl, which is temporarily stored and in subsequent process stages is processed into marketable products. Basically However, within the scope of the technical design of the process, a KCl / NaCl Crystallize mixture.
Wenn in bestimmten Produktionsphasen wesentlich geringere Konzentrationen der Produktionssole 13 im Vergleich zu der oben genannten Zusammensetzung auftreten, kann alternativ durch eine Rückführung eines Teils oder der gesamten abgekühlten Carnallit- Mutterlösung 17 in den Prozeßkreislauf eine Aufkonzentrierung bis zum Erreichen einer maximalen KCl-Konzentration in der Lösung, die durch das zutreffende Löslichkeitssystem definiert ist, realisiert werden. Die Rückführung der abgekühlten Carnallit-Mutterlösung 17 in den Volumenstrom des Wassers 11 erfolgt vor dem Solar Pond oder in einem separaten Solarpond/Kavernen System.If, in certain production phases, significantly lower concentrations of the production brine 13 occur compared to the above-mentioned composition, alternatively, by returning part or all of the cooled carnallite mother solution 17 into the process circuit, a concentration can be reached until a maximum KCl concentration in the solution is reached defined by the applicable solubility system. The cooled carnallite mother solution 17 is returned to the volume flow of the water 11 upstream of the solar pond or in a separate solar pond / cavern system.
Durch die Führung des Prozesses im Kreislaufbetrieb kommt es zu einer Auf konzentrierung der Prozeßlösungen. Zur Ausbilanzierung des Prozesses wird kalte Carnallit-Mutterlösung als Abstoßlösung 10 aus dem Prozeß ausgeführt.By managing the process in a cycle, the process solutions are concentrated. To balance the process, cold carnallite mother liquor is carried out as rejection solution 10 from the process.
Verallgemeinert bedeutet das, daß im Ausführungsbeispiel 2 der Erwärmungs-, Aufsättigungs-, Abkühlungs-, Eindampfungs- und Kristallisationszylus mit dem vorrangigen Ziel der Aufsättigung und Eindampfung bei einem gleitenden Eingangskonzentrationsniveau an MgCl2 realisiert wird.Generally speaking, this means that in example 2 the heating, saturation, cooling, evaporation and crystallization cycle is realized with the primary aim of saturation and evaporation at a sliding input concentration level of MgCl 2 .
Das Ausführungsbeispiel 3 erläutert eine weitere Variante der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls am Beispiel der bereits im Ausführungsbeispiel 1 angegeben Carnallitlagerstätte.The embodiment 3 explains a further variant of the application of the The method according to the invention is also based on the example of the one already in exemplary embodiment 1 indicated carnallite deposit.
Daher treffen die theoretischen Grundlagen, wie in Ausführungsbeispiel 1 eingangs beschrieben, auch für das Ausführungsbeispiel 3 zu. Therefore, the theoretical basics, as in Example 1 at the beginning described, also for the embodiment 3.
Das Ausführungsbeispiel 3 wird anhand von Fig. 3 näher erläutert.The embodiment 3 is explained in more detail with reference to FIG. 3.
Zur Ausbilanzierung des Gesamtprozesses hinsichtlich MgCl2 besteht die Notwendigkeit, MgCl2 aus dem Prozeß auszuführen, wie im Ausführungsbeispiel 1 bereits erläutert. Da die aus einem Prozeß analog Ausführungsbeispiel 1 kommende Abstoßlösung 9 für die Deponie im Normalfall noch zu gering konzentriert ist, wird der Erwärmungs-, Aufsättigungs-, Abkühlungs-, Eindampfungs- und Kristallisationszylus mit dem vorrangigen Ziel der Eindampfung auf maximale MgCl2 Konzentration gefahren.To balance the overall process with respect to MgCl 2, there is a need to run MgCl 2 from the process, as already explained in exemplary embodiment 1. Since the rejection solution 9 coming from a process analogous to embodiment 1 is normally still too low for the landfill, the heating, saturation, cooling, evaporation and crystallization cycle is carried out with the primary aim of evaporation to the maximum MgCl 2 concentration.
Dazu wird Carnallit-Mutterlösung 24 mit Abstoßlösung 9 gemischt und einem Solarpond 19 zugeführt. Im Solar Pond wird mittels Sonnenenergie das Lösungsgemisch auf 60-80 °C erwärmt und somit die Eindampflösung 20 erzeugt.For this purpose, carnallite mother solution 24 is mixed with rejection solution 9 and fed to a solar pond 19 . In the Solar Pond, the solution mixture is heated to 60-80 ° C by means of solar energy and thus the evaporation solution 20 is generated.
Die Eindampflösung 20 wird nunmehr einem Kühlsystem zugeführt, welches aus einem Kühlturm 21 und einem Kristallisator/Eindicker 22 besteht. In diesem Kühlsystem wird die Eindampflösung 20 mindestens in einer Anzahl von Zyklen, die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen Eindampflösung und Umgebung dividiert durch die realisierbare Abkühlspanne pro Durchlauf über einen Kühlturm ergeben, auf Umgebungstemperatur abgekühlt und basierend auf dem technischen Grundprinzip der Abkühlung im Kühlturm 21 gleichzeitig eingedampft.The evaporation solution 20 is now fed to a cooling system which consists of a cooling tower 21 and a crystallizer / thickener 22 . In this cooling system, the evaporation solution 20 is cooled to ambient temperature at least in a number of cycles, which result from the temperature difference between the evaporation solution and the environment divided by the achievable cooling span per run through a cooling tower, and simultaneously based on the basic technical principle of cooling in the cooling tower 21 evaporated.
Dabei kann die notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel betriebene Kühlturm-/Kristallisator-/Eindicker-Einheiten oder durch eine Einheit mit mehrfachem Umwälzen der Lösungsmengen über den Kühlturm und den Kristallisator/Eindicker realisiert werden.The necessary number of cycles can be cooled in parallel by several operated cooling tower / crystallizer / thickener units or by a unit with multiple circulation of the solution quantities over the cooling tower and Crystallizer / thickener can be realized.
Bedingt durch die Abkühlung und gleichzeitige Wasserverdampfung erfolgt im Kristallisator/Eindicker 22 die Kristallisation von Carnallit entsprechend dem Löslichkeitsgleichgwicht im System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O.Due to the cooling and simultaneous evaporation of water, the crystallization of carnallite takes place in the crystallizer / thickener 22 in accordance with the solubility equilibrium in the system CaCl 2 -MgCl 2 -KCl-NaCl-H 2 O.
Im Kristallisator/Eindicker 22 erfolgt die Separation von kristallisiertem Feststoff 23 und kalter Carnallit-Mutterlösung 24.In the crystallizer / thickener 22 , the crystallized solid 23 and cold carnallite mother solution 24 are separated .
Nach der Durchführung von ca. 10 Eindampfzyklen (Erwärmung, Eindampfung Abkühlung, Kristallisation und Fest/Flüssigtrennung ist folgende Menge an kristallisiertem Feststoff angefallen und die Zusammensetzung der Carnallit-Mutterlösung ist wie folgt:After performing approximately 10 evaporation cycles (heating, evaporation, cooling, Crystallization and solid / liquid separation is the following amount crystallized solid and the composition of the carnallite mother liquor is as follows:
- - Carnallit: 24,5 t pro 100 m3 Abstoßlösung (9)- Carnallite: 24.5 t per 100 m 3 rejection solution ( 9 )
- - NaCl 4,5 t pro 100 m3 Abstoßlösung (9)- NaCl 4, 5 t per 100 m 3 kick solution (9)
- - Temperatur: ca. 35-40°C- Temperature: approx. 35-40 ° C
- - CaCl2: 32 g/1000 g H2O- CaCl 2 : 32 g / 1000 g H 2 O
- - MgCl2: 560 g/1000 g H2OMgCl 2 : 560 g / 1000 g H 2 O
- - KCl: 3 g/1000 g H2O- KCl: 3 g / 1000 g H 2 O
- - NaCl 4 g/1000 g H2O- NaCl 4 g / 1000 g H 2 O
- - Dichte: ca. 1,355 g/cm3 - Density: approx.1.355 g / cm 3
- - Temperatur: ca. 3540°C- Temperature: approx. 3540 ° C
Der kristallisierte Feststoff ist in diesem Fall ein Carnallit/NaCl-Gemisch, welches zwischengespeichert wird und in nachfolgenden Prozeßstufen zu marktfähigen Produkten aufbereitet wird.The crystallized solid in this case is a carnallite / NaCl mixture, which is cached and in subsequent process stages to marketable products is processed.
Durch die Führung des Prozesses im Kreislaufbetrieb kommt es neben der Auf konzentrierung zu einer erwünschten Reduzierung der Prozeßlösungen auf ca. 50%. Die obengenannte Konzentration ist geeignet zur Deponie der Carnallit-Mutterlösung 24 in ausgesolte Carnallitkavernen oder in externe Deponiehohlräume. Auch ein Verkauf 25 dieser hochkonzentrierten Sole ist möglich.The management of the process in closed-loop operation leads to a desired reduction of the process solutions to approx. 50% in addition to the concentration. The above concentration is suitable for landfill of the carnallite mother solution 24 in isolated carnallite caverns or in external landfill cavities. It is also possible to sell 25 of these highly concentrated brine.
Bei der internen Deponie in ausgesolte Carnallitkavernen fällt infolge der Unterschichtung und Verdrängung in der Kaverne eine Lösung an, die der Produktionssole 3 im Ausführungsbeispiel 1 entspricht und dort zusätzlich eingespeist werden kann.In the internal dump in ausgesolte Carnallitkavernen a solution falls as a result of the stratification and displacement in the cavity, corresponding to the production Sole 3 in the embodiment 1, and can additionally be fed there.
Claims (12)
ein in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozeßphase auszuwählendes Lösungsmittel in einem Solar Pond mittels Solarenergie über Umgebungstemperatur auf ca. 60°C- 80°C erwärmt wird,
- - das erwärmte Lösungsmittel einer auszusolenden Kaverne zugeführt wird, wobei sich die Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur erhöht und eine Aussolung der Kaverne erfolgt,
- - die erwärmte Produktionssole einem Kühlsystem zugeführt und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung abgekühlt wird, wobei bedingt durch die Abkühlung eine Kristallisation von Feststoff und anschließend eine Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung erfolgt.
a solvent to be selected depending on the respective process phase is heated in a solar pond to about 60 ° C - 80 ° C by means of solar energy above ambient temperature,
- the heated solvent is fed to a cavern to be isolated, the cavern temperature increasing compared to the deposit temperature and the cavern being isolated,
- - The heated production brine is fed to a cooling system and is cooled there at ambient temperature with water evaporation, with the crystallization of solid and then a separation of solid and cold mother solution due to the cooling.
- - die Abstoßlösung in einem Solar Pond mittels Solarenergie über Umgebungstemperatur auf ca. 60°C-80°C erwärmt wird, wobei eine Eindampfsole entsteht,
- - die erwärmte Eindampfsole einem Kühlsystem zugeführt und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung abgekühlt wird, wobei bedingt durch die Abkühlung eine Kristallisation von Feststoff und eine Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung erfolgt,
- - die kalte Mutterlösung durch Mischung mit der Abstoßlösung und Rückführung in den Solar Pond solange im Kreislauf geführt wird, bis eine für die Weiterverwendung geeignete Aufkonzentrierung und Reduzierung der Lösung erreicht ist.
- the rejection solution is heated in a solar pond to about 60 ° C.-80 ° C. by means of solar energy above ambient temperature, an evaporation brine being formed,
- the heated evaporation brine is fed to a cooling system and is cooled there at ambient temperature with evaporation of water, with the crystallization of solid and a separation of solid and cold mother solution due to the cooling,
- - The cold mother solution is mixed with the rejection solution and returned to the Solar Pond until a suitable concentration and reduction of the solution is achieved.
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